OPenGLMFC架构.doc

一、简介 GDI是通过设备句柄（Device Context以下简称DC）来绘图，而OpenGL则需要绘制环境（Rendering Context，以下简称RC）。二、MFC中的OpenGL基本框架1、首先创建工程 用AppWizard产生一个MFC EXE项目，其他默认即可。2、将此工程所需的OpenGL文件和库加入到工程中 在工程菜单中，选择设置。单击Link标签，选择General目录，在对象/库模块编辑框中输入glut32.lib glut.lib （注意，输入双引号中的内容，各个库用空格分开；否则会出现链接错误），选择OK结束。然后打开文件stdafx.h，加入下列头文件：#include 3、改写OnPreCreate函数并给视图类添加成员函数和成员变量 OpenGL需要窗口加上WS_CLIPCHILDREN（创建父窗口使用的Windows风格，用于重绘时裁剪子窗口所覆盖的区域）和 WS_CLIPSIBLINGS（创建子窗口使用的Windows风格，用于重绘时剪裁其他子窗口所覆盖的区域）风格。把OnPreCreate改写成如下所示： BOOLCOpenGLDemoView:PreCreateWindow(CREATESTRUCT&cs)/TODO:ModifytheWindowclassorstylesherebymodifying/theCREATESTRUCTcscs.style|=(WS_CLIPCHILDREN|WS_CLIPSIBLINGS);returnCView:PreCreateWindow(cs);4产生一个RC的第一步是定义窗口的像素格式。像素格式决定窗口着所显示的图形在内存中是如何表示的。由像素格式控制的参数包括：颜色深度、缓冲模式和所支持的绘画接口。我们先在COpenGLDemoView的类中添加一个保护型的成员函数BOOL SetWindowPixelFormat(HDC hDC)（用鼠标右键添加）和保护型的成员变量：int m_GLPixelIndex;并编辑其中的代码如下：BOOLCOpenGLDemoView:SetWindowPixelFormat(HDChDC)/定义窗口的像素格式PIXELFORMATDESCRIPTORpixelDesc=sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR),1,PFD_DRAW_TO_WINDOW|PFD_SUPPORT_OPENGL|PFD_DOUBLEBUFFER|PFD_SUPPORT_GDI,PFD_TYPE_RGBA,24,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,32,0,0,PFD_MAIN_PLANE,0,0,0,0;this-m_GLPixelIndex=ChoosePixelFormat(hDC,&pixelDesc);if(this-m_GLPixelIndex= =0)this-m_GLPixelIndex=1;if(DescribePixelFormat(hDC,this-m_GLPixelIndex,sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR),&pixelDesc)=0)returnFALSE;if(SetPixelFormat(hDC,this-m_GLPixelIndex,&pixelDesc)=FALSE)returnFALSE;returnTRUE;5、用ClassWizard添加WM_CREATE的消息处理函数OnCreate 现在像素格式已经设定，我们下一步工作是产生绘制环境(RC)并使之成为当前绘制环境。在COpenGLDemoView中加入一个保护型的成员函数BOOL CreateViewGLContext(HDC hDC),并加入一个保护型的成员变量HGLRC m_hGLContext；HGLRC是一个指向rendering context（图形操作描述表）的句柄。 BOOLCOpenGLDemoView:CreateViewGLContext(HDChDC)this-m_hGLContext=wglCreateContext(hDC);if(this-m_hGLContext=NULL)/创建失败returnFALSE;if(wglMakeCurrent(hDC,this-m_hGLContext)= =FALSE)/选为当前RC失败returnFALSE;returnTRUE;在OnCreate函数中调用此函数： intCOpenGLDemoView:OnCreate(LPCREATESTRUCTlpCreateStruct)if(CView:OnCreate(lpCreateStruct)=-1)return-1;/TODO:AddyourspecializedcreationcodehereHWNDhWnd=this-GetSafeHwnd();HDChDC=:GetDC(hWnd);if(this-SetWindowPixelFormat(hDC)=FALSE)return0;if(this-CreateViewGLContext(hDC)=FALSE)return0;return0;添加WM_DESTROY的消息处理函数Ondestroy( )，使之如下所示： voidCOpenGLDemoView:OnDestroy()CView:OnDestroy();/TODO:Addyourmessagehandlercodehereif(wglGetCurrentContext()!=NULL)wglMakeCurrent(NULL,NULL);if(this-m_hGLContext!=NULL)wglDeleteContext(this-m_hGLContext);this-m_hGLContext=NULL;最后，编辑COpenGLDemoView的构造函数，使之如下所示： COpenGLDemoView:COpenGLDemoView()/TODO:addconstructioncodeherethis-m_GLPixelIndex=0;this-m_hGLContext=NULL;至此，我们已经构造好了框架，使程序可以利用OpenGL进行画图了。你可能已经注意到了，我们在程序开头产生了一个RC，自始自终都使用它。这与大多数GDI程序不同。在GDI程序中，DC在需要时才产生，并且是画完立刻释放掉。实际上，RC也可以这样做；但要记住，产生一个RC需要很多处理器时 间。因此，要想获得高性能流畅的图像和图形，最好只产生RC一次，并始终用它，直到程序结束。 CreateViewGLContex产生RC并使之成为当前RC。WglCreateContext返回一个RC的句柄。在你调用 CreateViewGLContex之前，你必须用SetWindowPixelFormat(hDC)将与设备相关的像素格式设置好。 wglMakeCurrent将RC设置成当前RC。传入此函数的DC不一定就是你产生RC的那个DC，但二者的设备句柄(Device Context)和像素格式必须一致。假如你在调用wglMakeforCurrent之前已经有另外一个RC存在，wglMakeforCurrent 就会把旧的RC冲掉，并将新RC设置为当前RC。另外你可以用wglMakeCurrent(NULL, NULL)来消除当前RC。 我们要在OnDestroy中把绘制环境删除掉。但在删除RC之前，必须确定它不是当前句柄。我们是通过wglGetCurrentContext来了 解是否存在一个当前绘制环境的。假如存在，那么用wglMakeCurrent(NULL, NULL)来把它去掉。然后就可以通过wglDelete-Context来删除RC了。这时允许视类删除DC才是安全的。注：一般来说，使用的都是单线 程的程序，产生的RC就是线程当前的RC，不需要关注上述这一点。但如果使用的是多线程的程序，那我们就特别需要注意这一点了，否则会出现意想不到的后 果。 三、画图实例 下面给出一个简单的二维图形的例子（这个例子都是以上述框架为基础的）。 用Classwizard为COpenGLDemoView添加WMSIZE的消息处理函数OnSize，代码如下：voidCOpenGLDemoView:OnSize(UINTnType,intcx,intcy)CView:OnSize(nType,cx,cy);/TODO:AddyourmessagehandlercodehereGLsizeiwidth,height;GLdoubleaspect;width=cx;height=cy;if(cy=0)aspect=(GLdouble)width;elseaspect=(GLdouble)width/(GLdouble)height;glViewport(0,0,width,height);glMatrixMode(GL_PROJECTION);glLoadIdentity();gluOrtho2D(0.0,500.0*aspect,0.0,500.0);glMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();用Classwizard为COpenGLDemoView添加WM_PAINT的消息处理函数OnPaint，代码如下：voidCOpenGLDemoView:OnPaint()CPaintDCdc(this);/devicecontextforpainting/TODO:Addyourmessagehandlercodehere/DonotcallCView:OnPaint()forpaintingmessagesglLoadIdentity();glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);glBegin(GL_POLYGON);glColor4f(1.0f,0.0f,0.0f,1.0f);glVertex2f(100.0f,50.0f);glColor4f(0.0f,1.0f,0.0f,1.0f);glVertex2f(450.0f,400.0f);glColor4f(0.0f,0.0f,1.0f,1.0f);glVertex2f(450.0f,50.0f);glEnd();glFlush();这个程序的运行结果是黑色背景下的一个绚丽多彩的三角形。这里你可以看到用OpenGL绘制图形非常容易，只需要几条简单的语句就能实现 强大的功能。如果你缩放窗口，三角形也会跟着缩放。这是因为OnSize通过glViewport(0, 0, width, height)定义了视口和视口坐标。glViewport的第一、二个参数是视口左下角的像素坐标，第三、四个参数是视口的宽度和高度。 OnSize中的glMatrixMode是用来设置矩阵模式的，它有三个选项：GL_MODELVIEW、GL_PROJECTION、 GL_TEXTURE。GL_MODELVIEW表示从实体坐标系转到人眼坐标系。GL_PROJECTION表示从人眼坐标系转到剪裁坐标系。 GL_TEXTURE表示从定义纹理的坐标系到粘贴纹理的坐标系的变换。 glLoadIdentity初始化工程矩阵(project matrix)；gluOrtho2D把工程矩阵设置成显示一个二维直角显示区域。 这里我们有必要说一下OpenGL命令的命名原则。大多数OpenGL命令都是以gl开头的。也有一些是以glu开头的，它们来自OpenGL Utility。大多数gl命令在名字中定义了变量的类型并执行相应的操作。例如：glVertex2f就是定义了一个顶点，参数变量为两个浮点数， 分别代表这个顶点的x、y坐标。类似的还有glVertex2d、glVertex2f、glVertex3I、glVertex3s、 glVertex2sv、glVertex3dv等函数。 那么，怎样画三角形 呢？我们首先调用glColor4f(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f)，把红、绿、蓝分量分别指定为1、0、0。然后我们用glVertex2f(100.0f, 50.0f)在(100，50)处定义一个点。依次，我们在(450，400)处定义绿点，在(450，50)处定义蓝点。然后我们用glEnd结束画三 角形。但此时三角形还没画出来，这些命令还只是在缓冲区里，直到你调用glFlush函数，由glFlush触发这些命令的执行。OpenGL自动改变三 角形顶点间的颜色值，使之绚丽多彩。 还可通过glBegin再产生新的图形。glBegin(GLenum mode)参数有： GL_POINTS,GL_LINES,GL_LINE_STRIP,GL_LINE_LOOP, GL_TRIANGLES,GL_TRIANGLE_STRIP,GL_TRIANGLE_FAN,GL_QUADS, GL_QUAD_STRIP, GL_POLYGON 在glBegin和glEnd之间的有效函数有: glVertex,glColor,glIndex, glNormal,glTexCoord, glEvalCoord,glEvalPoint, glMaterial, glEdgeFlag 四小结 1、如果要响应WM_SIZE消息，则一定要设置视口和矩阵模式。 2、尽量把你全部的画图工作在响应WM_PAINT消息时完成。 3、产生一个绘制环境要耗费大量的CPU时间，所以最好在程序中只产生一次，直到程序结束。 4、尽量把你的画图命令封装在文档类中，这样你就可以在不同的视类中使用相同的文档，节省你编程的工作量。 5、glBegin和glEnd一定要成对出现，这之间是对图元的绘制语句。 glPushMatrix()和glPopMatrix()也一定要成对出现。glPushMatrix()把当前的矩阵拷贝到栈中。当我们调用 glPopMatrix时，最后压入栈的矩阵恢复为当前矩阵。使用glPushMatrix()可以精确地把当前矩阵保存下来，并用 glPopMatrix把它恢复出来。这样我们就可以使用这个技术相对某个物体放置其他物体。例如下列语句只使用一个矩阵，就能产生两个矩形，并将它们成一定角度摆放。 glPushMatrix();glTranslated(m_transX,m_transY,0);glRotated(m_angle1,0,0,1);glPushMatrix();glTranslated(90,0,0);glRotated(m_angle2,0,0,1);glColor4f(0.0f,1.0f,0.0f,1.0f);glCallList(ArmPart);/ArmPart且桓鼍卣竺glPopMatrix();glColor4f(1.0f,0.0f,0.0f,1.0f);glCallList(ArmPart);glPopMatrix(); 6、 解决屏幕的闪烁问题。我们知道，在窗口中拖动一个图形的时候，由于边画边显示，会出现闪烁的现象。在GDI中解决这个问题较为复杂，通过在内存中生成一个 内存DC，绘画时让画笔在内存DC中画，画完后一次用Bitblt将内存DC“贴”到显示器上，就可解决闪烁的问题。在OpenGL中，我们是通过双缓存 来解决这个问题的。一般来说，双缓存在图形工作软件中是很普遍的。双缓存是两个缓存，一个前台缓存、一个后台缓存。绘图先在后台缓存中画，画完后，交换到 前台缓存，这样就不会有闪烁现象了。通过以下步骤可以很容易地解决这个问题： 1) 要注意，GDI命令是没有设计双缓存的。我们首先把使用InvalidateRect(null)的地方改成InvalidateRect(NULL,FALSE)。这样做是使GDI的重画命令失效，由OpenGL的命令进行重画； 2) 将像素格式定义成支持双缓存的（注：PFD_DOUBLEBUFFER和PFD_SUPPORT_GDI只能取一个，两者相互冲突）。 pixelDesc.dwFlags=PFD_DRAW_TO_WINDOW|PFD_SUPPORT_OPENGL|PFD_DOUBLEBUFFER|PFD_STEREO_DONTCARE;3) 我们得告诉OpenGL在后台缓存中画图，在视类的OnSize()的最后一行加入：glDrawBuffer (GL_BACK)； 4) 最后我们得把后台缓存的内容换到前台缓存中，在视类的OnPaint()的最后一行加入：SwapBuffers(dc.m_ ps.hdc)。 7、生成简单的三维图形。我们知道，三维和二维的坐标系统不同，三维的图形比二维的图形多一个z坐标。我们在生成简单的二维图形时，用的是 gluOrtho2D；我们在生成三维图形时，需要两个远近裁剪平面，以生成透视效果。实际上，二维图形只是视线的近裁剪平面z= -1，远裁剪平面z=1；这样z坐标始终当作0，两者没有本质的差别。 在上述基础之上，我们只做简单的变化，就可以生成三维物体。 1) 首先，在OnSize()中，把gluOrtho2D(0.0, 500.0*aspect,0.0, 500.0)换成gluPerspective(60, aspect, 1, 10.0)；这样就实现了三维透视坐标系的设置。该语句说明了视点在原点，透视角是60度，近裁剪面在z=1处，远裁剪面在z=10.0处。 2) 在RenderScene()中生成三维图形；实际上，它是由多边形组成的。下面就是一个三维多边形的例子： glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK,GL_AMBIENT,RedSurface)glBegin(GL_POLYGON);glNormal3d(1.0,0.0,0.0);glVertex3d(1.0,1.0,1.0);glVertex3d(1.0,-1.0,1.0);glVertex3d(1.0,-1.0,-1.0);glVertex3d(1.0,1.0,-1.0);glEnd(); 3) 我们使用glMaterialfv(GL_ FRONT_AND_BACK, GL_